物聯網智能水錶的製作方法
2023-06-13 03:56:21 1
專利名稱：物聯網智能水錶的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自來水錶，具體涉及一種物聯網智能水錶及其管理系統。
背景技術：
目前國內能源價格正在與國際接軌，而造成價格波動頻繁，因此對計量水錶提出了新的要求，其目的在於要實現計量、控制、收費與管理等功能，但是目前市面上的自來水錶都不具備前述功能，國內目前所生產的水錶從付費方式上大致可劃分為兩類一是先付費後使用，比如IC卡水錶，具有預存水費用完即停水、用戶須持IC卡到指定地點購買並完成相應的輸入功能後方能恢復供水的特點，但IC卡與水錶在進行數據交換時存在人為的不可靠因素，以及水價不能實時調控的缺陷，例如價格調整等。二是先使用後付費，這也是目前大多數的自來水提供方所廣泛採用的付費方式，即通過普通水錶計量，定期人工抄錄表端信息後再根據水價計算費用收取，而此種方式存在數據抄錄、水費收取困難的缺點，且供應方在對於使用方的自來水使用上不易掌控、調整水價時需對調整前後的水價與水量分別統計與計算，無形增加了工作人員工作量。除此以外市場上也陸續出現了形形色色的遠傳表，遠抄表，遠控表，但這些水錶都是點對點的傳輸模式，即終端水錶通過有線或者無線的傳輸方式將數據傳輸到抄表員的手抄器或遠程控制系統，但是因是點對點傳輸且無線信號極易受到外界頻率和建築物幹擾， 導致數據抄收率不理想，因此目前尚不能實現終端水錶遠程調價以及遠程讀取表端數據等功能，且由於信號的衰減性，使得此種類型的水錶的應用範圍有限。
實用新型內容本實用新型的目的在於解決上述不足，提供一種基於物聯網實現遠程控制以及讀取表端數據功能的物聯網智能水錶及其管理系統。為解決上述的技術問題，本實用新型採用以下技術方案本實用新型所提供的一種物聯網智能水錶，水錶上設置有水源入口與水源出口， 水源入口上安裝有閥組件與水流測量裝置，且水錶中還包括CPU控制器，CPU控制器連接水流測量裝置，從水流測量裝置中讀取計量信息，並依照數據信息扣除EPPROM存儲器儲存的初始值；CPU控制器還通過閥組件控制電路連接閥組件，通過閥組件控制電路控制閥組件的開啟與關閉。所述的水錶中還包括數據傳輸模塊，且數據傳輸模塊接入CPU控制器，CPU控制器通過數據傳輸模塊與數據採集器相連接並與其之間進行數據傳輸，且數據採集器與水錶組成物聯網，數據採集器還接入網際網路，通過網際網路與遠程控制端進行數據傳輸；數據採集器將通過物聯網接收到的來自於水錶中CPU控制器的表端數據通過網際網路傳輸至遠程控制端，或將通過網際網路接收到的來自於遠程控制端控制指令通過物聯網傳輸至終端水錶的CPU控制器，CPU控制器根據控制指令向閥組件控制電路與水流測量裝置發送控制指令，並通過物聯網向遠程控制端進行反饋。[0009]進一步的技術方案是所述的數據採集器中也包含數據傳輸模塊。更進一步的技術方案是所述的數據傳輸模塊是無線收發模塊，其無線收發傳輸方式採用微波、紅外信號、電力載波、光電信號、超聲波信號、微波信號、GPRS與GPS、射頻信號當中的任意一種。再進一步的技術方案是所述的數據傳輸模塊是有線收發模塊，其有線傳輸的方式採用光纖傳輸、電力載波、RS232總線、RS485總線、M-BUS儀表總線、CAN總線當中的任意一種。還進一步的技術方案是所述的水錶中還包括IC卡卡座與液晶顯示器，IC卡卡座通過IC卡讀寫接口電路接入CPU控制器；IC卡讀寫接口電路讀取IC卡內部的數據並傳輸至CPU控制器，CPU控制器通過液晶顯示電路將IC卡內的數據傳輸至液晶顯示器。本實用新型另一方便提供的一種物聯網智能水錶管理系統，所述的管理系統由多上述的物聯網智能水錶、至少一臺數據採集器與遠程控制端組成，多臺物聯網智能水錶與至少一臺數據採集器組成物聯網，數據採集器接入網際網路，並通過網際網路與遠程控制端進行數據交換。進一步的技術方案是所述的數據採集器為多個，且管理系統中還包括數據集中器，數據集中器通過網絡通信協議接入網際網路，並分別與多個數據採集器、智能水錶組成統一的物聯網；數據採集器通過物聯網接收到的來自於物聯網智能水錶的表端數據並傳輸至數據集中器，數據集中器將表端數據通過網際網路傳輸至遠程控制端，並將網際網路中來自於遠程控制端的控制指令通過物聯網傳輸至各個數據採集器，數據採集器也通過物聯網將控制指令傳輸至終端智能水錶。更進一步的技術方案是所述的網絡通信協議是TCP/IP或UDP。再進一步的技術方案是所述的數據集中器中集成放大無線收發模塊，通過放大無線收發模塊將從物聯網中接收到來自於數據採集器的表端數據放大後再通過網際網路傳輸至遠程控制端，或者將從網際網路中獲取到的遠程控制端控制指令放大後再通過物聯網傳輸至數據採集器中。還進一步的技術方案是所述的遠程控制端包含中型關係型資料庫與計算機綜合管理系統，其中計算機綜合管理系統包括以下模塊業務管理模塊用於實現表端業務管理、手持機業務管理、銀行業務管理、支付寶業務管理、其它終端平臺支付業務管理、遠程數據管理、IC卡業務管理的功能；基礎數據模塊用於實現站點設置、區域設置、表類型設置、繳費類型設置、數據傳輸類型設置的功能；無線網絡管理模塊用於實現網絡拓撲管理、數據集中站點管理、數據集散中心管理的功能；報表管理模塊用於實現用戶基本信息管理報表、用戶繳費信息報表、用戶補卡信息報表，以及日報表、月報表、年報表的生成功能；系統設置模塊用於實現管理員設置、菜單設置、密鑰設置、發票格式設置、無線地址設置的功能。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是通過數據採集器將智能水錶組成物聯網，使遠程控制端可通過網際網路直接獲取物聯網中終端智能水錶的表端信息或接收終端智能水錶的反饋信息，且遠程控制終端以一對多的形式管理監測智能水錶的運行狀態，通過多級劃分的數據採集器搭建穩定的網際網路保證信號傳輸的穩定性，確保物聯網中的每一臺終端智能水錶都可被實時控制，有利於遠程抄表、遠程調整水價功能的實施；且本實用新型所提供的一種物聯網智能水錶及其管理系統，結構簡單，其功能基於物聯網技術實現，適合在各個地區安裝使用，應用範圍廣闊。
圖1為本實用新型物聯網智能水錶的結構示意框圖；圖2為本實用新型的物聯網智能水錶管理系統架構框圖；圖3為本實用新型計算機管理系統功能模塊示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步闡述。如圖1所示，本實用新型所提供的一種物聯網智能水錶，水錶上設置有水源入口與水源出口，水源入口上安裝有閥組件與水流測量裝置，且水錶中還包括CPU控制器，CPU 控制器連接水流測量裝置，且CPU控制器還與EPPROM存儲器連接，EPPROM存儲器中儲存有預設水量的初始值。CPU控制器從水流測量裝置中讀取計量信息，並依照數據信息扣除EPPROM存儲器儲存的初始值；CPU控制器還通過閥組件控制電路連接閥組件，通過閥組件控制電路控制閥組件的開啟與關閉。上述的閥組件與水流測量裝置與通用水錶中的閥組件相類似，閥組件為由若干晶閘管及其觸發、保護、均壓和閥電抗器等組成的部件，水流測量裝置則可採用現有的電子水流測量裝置，且需數據輸出形式與CPU控制器相匹配。同時為進一步的完善本實用新型的物聯網智能水錶的功能，使其可在EPPROM存儲器中的預設值偏低時報警提醒，以及實時觀測EPPROM存儲器中的數據信息，還可在智能水錶中集成IC卡卡座與液晶顯示器，IC卡卡座通過IC卡讀寫接口電路接入CPU控制器； IC卡讀寫接口電路讀取IC卡內部的數據並傳輸至CPU控制器，CPU控制器通過液晶顯示電路將IC卡內的數據傳輸至液晶顯示器，液晶顯示器則根據CPU控制器所輸出的數據，將其轉換為圖像顯示。所述的智能水錶中還包括數據傳輸模塊，且數據傳輸模塊接入CPU控制器，CPU控制器通過數據傳輸模塊與數據採集器相連接並與其之間進行數據傳輸，而為確保數據採集器與CPU控制器之間可相互傳輸相匹配的數據信號，數據採集器中也集成數據傳輸模塊， 並通過數據傳輸模塊與CPU控制器之間進行數據傳輸，數據採集器與水錶組成物聯網，且數據採集器還接入網際網路，通過網際網路與遠程控制端進行數據傳輸。上述的網絡通信協議採用TCP/IP或者UDP當中的任意一種均可實現。在這裡為適應大多數的應用場所，避免複雜的布線流程，使數據採集器與智能水能表更易組成物聯網，所述的數據傳輸模塊最好採用無線收發模塊，其無線傳輸方式優選為微波傳輸，也可採用其他無線傳輸方式，例如紅外信號、電力載波、光電信號、超聲波信號、微波信號、GPRS與GPS、射頻信號等。[0035]數據採集器將通過物聯網接收到的來自於水錶中CPU控制器的表端數據通過網際網路傳輸至遠程控制端，或將通過網際網路接收到的來自於遠程控制端控制指令通過物聯網傳輸至終端水錶的CPU控制器，CPU控制器根據控制指令向閥組件控制電路與水流測量裝置發送控制指令，並通過物聯網向遠程控制端進行反饋。當EPPROM存儲器中的預設初始值為0時，CPU控制器向閥組件控制電路發送控制指令，控制閥組件關閉，並通過物聯網向遠程控制端進行反饋，當通過IC卡讀取電路或數據傳輸模塊向CPU控制器輸入水量值信息時，CPU控制器將該信息儲存至EPPROM存儲器中， 並向閥組件控制電路發送控制指令，閥組件開啟，即恢復正常使用。如圖2所示，本實用新型還提供了一種物聯網智能水錶管理系統，所述的管理系統由多臺上述的物聯網智能水錶、數據採集器與遠程控制端組成，每臺數據採集器管理單位多的終端智能水錶，且多臺物聯網智能水錶與數據採集器組成統一的物聯網，數據採集器接入網際網路，並通過網際網路與遠程控制端進行數據交換。而為使物聯網中的數據更為完備，且遠程控制端更易從每臺數據採集器中獲得其所屬物聯網中的表端信息，最好將數據採集器進行多級劃分，將其設置為多個，在管理系統中增設數據集中器，數據集中器通過網絡通信協議接入網際網路，並分別與多個數據採集器、 智能水錶組成統一的物聯網，且數據集中器可與數據採集器之間進行數據傳輸，每個數據採集器管理30至50隻終端智能水錶；數據採集器通過物聯網中接收到的來自於物聯網智能水錶的表端數據並傳輸至數據集中器，數據集中器將表端數據通過網際網路傳輸至遠程控制端，並將來自於網際網路中的遠程控制端控制指令通過物聯網傳輸至各個數據採集器，數據採集器再通過物聯網將控制指令傳輸至終端智能水錶。而實用新型人在實驗過程中發現，將物聯網通過多級劃分後，雖能解決物聯網中數據傳輸穩定問題，且使遠程控制端更易管理，但是物聯網管理系統中數據採集器及數據集中器的架構過於複雜可能會產生一個新的問題，數據採集器中的表端信息，或者來自網際網路中的遠程控制端控制指令在通過數據集中器中進行轉發時會發生一定信號衰減，造成數據採集器通過物聯網，或者遠程控制端通過網際網路接收到的數據不完整，可能影響管理系統的部分功能實現，為解決這一問題，可在數據集中器中採用放大無線收發模塊，通過放大無線收發模塊將從物聯網中接收到來自於數據採集器的表端數據放大後再通過網際網路傳輸至遠程控制端，或者將從網際網路中獲取到的遠程控制端控制指令放大後再通過物聯網傳輸至數據採集器中。通過上述的物聯網架構，實時調整水價的實現方式為遠程控制端通過網際網路將費用調整信息傳輸至數據集中器，再由數據集中器經過數據採集器，通過物聯網將調整信息轉傳輸至智能水錶的數據傳輸模塊，數據傳輸模塊再將該信息傳輸至CPU控制器，CPU控制器在收到該信息後首先對其進行解密，然後更新EPPROM存儲器水量初始值的扣除標準， 並按新的標準執行。遠程關閥的實現方式為遠程控制端通過網際網路傳輸控制指令，數據集中器接收到控制指令後通過物聯網由數據採集器轉發至指定的終端智能水錶，終端智能水錶的CPU 控制器在收到該控制指令後首先對其進行解密，如判斷確定為遠程控制端的關閥指令後， 通過閥組件控制電路關閉閥組件，反之則不執行任何操作。上述的遠程控制端中包括中型關係型資料庫與計算機綜合管理系統，中型關係型資料庫為SQL2000，如圖3所示，其中計算機綜合管理系統包括以下模塊業務管理模塊用於實現表端業務管理、手持機業務管理、銀行業務管理、支付寶業務管理、其它終端平臺支付業務管理、遠程數據管理、IC卡業務管理的功能；基礎數據模塊用於實現站點設置、區域設置、表類型設置、繳費類型設置、數據傳輸類型設置的功能；無線網絡管理模塊用於實現網絡拓撲管理、數據集中站點管理、數據集散中心管理的功能；報表管理模塊用於實現用戶基本信息管理報表、用戶繳費信息報表、用戶補卡信息報表，以及日報表、月報表、年報表的生成功能；系統設置模塊用於實現管理員設置、菜單設置、密鑰設置、發票格式設置、無線地址設置的功能。上述為本實用新型較為優選的實施方式，在物聯網的組成區域較小、且布線方便的情況下，終端智能水錶與數據採集器中的數據傳輸模塊也可以採用有線收發模塊，其有線傳輸的方式可以採用各種信號傳輸線，例如光纖傳輸、電力載波、RS232總線、RS485總線、M-BUS儀表總線、CAN總線等。上述的計算機綜合管理系統可通過網際網路與物聯網控制終端水錶，還可使用手持機進行遠程控制端和終端智能水錶的數據交互，且手持機通過USB接口分別從遠程控制端和終端智能水錶中讀取和傳輸數據，同樣的，手持機還可通過USB接口從遠程控制端和數據採集器以及數據集中器中讀取或傳輸數據。上述的計算機綜合管理系統可通過網際網路與物聯網控制終端水錶，還可使用IC 卡作為載體與水錶進行數據的交互，例如自來水使用方在購買水量時，自來水供應方將購水信息數據寫入IC卡中，計算機綜合管理系統中的IC卡管理模塊在寫入數據時採用多種防護技術，保證數據的安全與可靠性，具體如下1)採用分組mac校驗技術a)以隨機數作為校驗起點，以加密後的數據作為密鑰產生校驗MAC。b)上位機和單片機核計算出來的Mac值一致時數據才有效。2)採用追朔校驗技術a)按校驗協議生成應用數據。b)每一筆應用數據都是唯一的。c)不符合校驗條件和協議規定的數據視為無效數據。d)每一筆應用數據有效使用後就無效。3)採用水錶身份ID識別技術a)傳輸信息中寫入了表ID信息。b)表端接收到信息後首先校對表ID等信息。c)只有ID信息校對通過後數據才能進入下一步使用。同時對於IC卡讀取使用時還加上了 1)採用多重加密、保護技術a)採用AT88SC102的卡密鑰對進入卡保護。b)採用AT88SC102的擦防寫對上位機傳輸的數據進行只讀保護。[0067]c)應用數據採用DES加密技術，加密密鑰分為6組。d)雙層密鑰保護，平時數據採用傳輸密鑰加密，更新密鑰採用維護密鑰加密。2)採用IC卡身份識別技術a) IC卡寫入IC卡號。b) IC卡寫入IC卡密鑰。c)計算機綜合管理系統和智能水錶CPU處理器通過卡號和卡密鑰來識別IC卡的合法身份。本實用新型的保護範圍不局限於上述實施例，上述僅為本實用新型的優選實施例，任何對本實用新型的物聯網智能水錶基於物聯網的數據傳輸，以及管理系統的各個組成部分所做的等值替換、刪除改進，且所解決技術問題、技術效果與本實用新型相同的，均在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種物聯網智能水錶，水錶上設置有水源入口與水源出口，水源入口上安裝有閥組件與水流測量裝置，且水錶中還包括CPU控制器，CPU控制器連接水流測量裝置；CPU控制器還通過閥組件控制電路連接閥組件，其特徵在於所述的水錶中還包括數據傳輸模塊，且數據傳輸模塊接入CPU控制器，CPU控制器通過數據傳輸模塊與數據採集器相連接，且數據採集器與水錶組成物聯網，數據採集器還接入網際網路；所述的水錶中還包括IC卡卡座與液晶顯示器，IC卡卡座通過IC卡讀寫接口電路接入CPU控制器。
2.根據權利要求1所述的物聯網智能水錶，其特徵在於所述的數據採集器中也包含數據傳輸模塊。
3.根據權利要求1或2任意所述的物聯網智能水錶，其特徵在於所述的數據傳輸模塊是無線收發模塊，其無線收發傳輸方式採用微波、紅外信號、電力載波、光電信號、超聲波信號、微波信號、GPRS與GPS、射頻信號當中的任意一種。
4.根據權利要求1至2任意所述的物聯網智能水錶，其特徵在於所述的數據傳輸模塊是有線收發模塊，其有線傳輸的方式採用光纖傳輸、電力載波、RS232總線、RS485總線、M-BUS儀表總線、CAN總線當中的任意一種。
專利摘要本實用新型公開了一種物聯網智能水錶及其控制系統，屬一種自來水錶，水錶上設置有水源入口與水源出口，水源入口上安裝有閥組件與水流量測量裝置，且水錶中還包括CPU控制器，CPU控制器連接水流量測量裝置，從水流量測量裝置中讀取計量信息，並依照數據信息扣除EPPROM存儲器儲存的初始值；CPU控制器還通過閥組件控制電路連接閥組件，控制閥組件的開啟與關閉，本實用新型所提供的一種物聯網智能水錶及其控制系統，結構簡單，其功能基於物聯網技術實現，適合在各個地區安裝使用，應用範圍廣闊。
文檔編號G07F15/00GK202331644SQ20112045434
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者吳嶽飛, 彭東, 邵澤華 申請人:成都秦川科技發展有限公司